空間地理數(shù)據(jù)剖分網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究.pdf

1、隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入、技術(shù)手段和應(yīng)用需求的不斷發(fā)展,要求地理信息系統(tǒng)從局部應(yīng)用向全球化、縱深化發(fā)展。地理信息系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展呈現(xiàn)出處理信息量大、實時性強(qiáng)、分布性廣、處理數(shù)據(jù)粒度細(xì)等特點,迫切需要一種新的空間信息處理方案,以及全新的數(shù)字地球平臺,以適應(yīng)新的應(yīng)用需求。這種新的方案要求能夠進(jìn)行區(qū)域大小靈活可變、編目統(tǒng)一、索引高效和拼接方便地進(jìn)行空間海量信息的存儲、調(diào)度和分發(fā)處理。這就是本文研究的GeoIP協(xié)議。
　　 Ge

2、oIP協(xié)議需要解決以下問題:新型地球剖分模型的建立、剖分面片信息數(shù)據(jù)的全球統(tǒng)一編碼、剖分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲調(diào)度、GeoIP協(xié)議架構(gòu)模型的建立。突破傳統(tǒng)的分幅、分帶和分景地理信息處理模式,突出全新的統(tǒng)一動態(tài)多尺度多級別多權(quán)限存儲機(jī)制,能對剖分面片進(jìn)行編碼、調(diào)度、存儲、分發(fā)與傳輸控制。
　　 目前剖分模型各有優(yōu)勢但在表達(dá)地理空間信息方面都存在不足之處。根據(jù)科學(xué)性、層次性、實用性、通用性、穩(wěn)定性等原則對經(jīng)緯度剖分模型進(jìn)行了改善,采用層級式

3、剖分,以經(jīng)緯度為參照系進(jìn)行網(wǎng)格剖分,模型簡單。根據(jù)剖分模型,提出了一種基于剖分面片的域式編碼方法SPDE(Subdivision Patch DomainEncoding Method)。該方法不僅考慮面片自身的剖分層次,而且將空間信息的時間、存儲地址、存儲模式、優(yōu)先級別等屬性列入編碼范疇,支持“空間為基準(zhǔn)、時間為屬性”的空時標(biāo)識體系,有效實現(xiàn)了剖分面片的全球唯一性編碼標(biāo)識。SPDE方法能全息表達(dá)空間信息,通過編碼技術(shù)和方法從已有的剖分

4、信息中分析出實體的全部信息內(nèi)容,根據(jù)上層剖分面片信息可以推斷下層剖分面片信息。SPDE方法為支持全球的、多分辨率的、多尺度變換的、開放的層次性空間信息表達(dá)奠定基礎(chǔ)。
　　 在SPDE編碼基礎(chǔ)上,提出了一種基于剖分面片存儲、路由的多地址映射合成方法MAMI(Multi-address Mapping Integration Method)。SPDE將地物地址、存儲地址和編碼地址有機(jī)合成,根據(jù)地址映射關(guān)系,可將某一地理位置的剖分面片

5、靜態(tài)地分配到預(yù)設(shè)集群存儲服務(wù)器,實現(xiàn)“位置即編碼,編碼即存儲”,即根據(jù)地物位置確定編碼,根據(jù)編碼決定存儲位置。
　　 借鑒計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)處理方法,建立了一種基于SPDE和MAMI的GeoIP空間海量信息網(wǎng)絡(luò)處理架構(gòu)模型——空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理模型SDND(Spatial DataNetwork Dealing Model)。SDND模型采用分層原則,根據(jù)功能包括高速寬帶鏈路接口層、GeoIP面片路由尋址層、剖分面片UDT可靠傳輸層和基于

6、G/S模式的剖分面片信息表達(dá)應(yīng)用層等四個層次。高速寬帶鏈路層主要實現(xiàn)高可靠性的透明傳輸;GeoIP面片路由尋址層采用以靜態(tài)路由為主、動態(tài)路由為輔的路由算法,實現(xiàn)“存儲即位置,位置即路由”;剖分面片UDT可靠傳輸層主要完成從源端機(jī)到目的機(jī)的可靠、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)傳輸;剖分面片信息應(yīng)用層采用面向G/S模式的數(shù)據(jù)分散、信息匯聚、服務(wù)聚合方法DDICSP,實現(xiàn)了對復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的綜合生動顯示,降低了空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問對服務(wù)器端的計算復(fù)雜度。
　　

7、論文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下:
　　 1.提出了一種基于剖分面片的的域式編碼方法SPDE(Subdivision PatchDomain Encoding Method)。在對傳統(tǒng)的經(jīng)緯度地球剖分模型改進(jìn)的基礎(chǔ)上,提出了基于剖分面片的域式編碼方法。該編碼不僅考慮面片自身的剖分層次,而且將空間信息的時間、存儲地址、存儲模式、優(yōu)先級別等屬性列入編碼范疇,有效實現(xiàn)了剖分面片的全球唯一性編碼標(biāo)識(GUID:Global Uloique

8、 Identification),從而為支持全球的、多分辨率的、多尺度變換的、開放的層次性空間信息表達(dá)奠定基礎(chǔ)。
　　 2.提出了一種基于剖分面片存儲、路由的多地址映射合成方法MAMI(Multi-Address Mapping Integration Method)。通過MAMI方法將空間地址(空間位置)、存儲地址、實物編碼地址聯(lián)系在一起,實現(xiàn)了“存儲即位置、位置即路由“SLLR(Storage is Location& Lo

9、cation is Routing)。在SPDE基礎(chǔ)上,提出了剖分面片靜態(tài)定位集群存儲處理方案,將某一地理位置的剖分面片靜態(tài)地分配到預(yù)設(shè)的集群存儲服務(wù)器,實現(xiàn)了根據(jù)實物位置定位存儲空間數(shù)據(jù)信息。在網(wǎng)絡(luò)路由方面實現(xiàn)了存儲服務(wù)器和剖分面片之間的映射關(guān)系,即根據(jù)編碼確定位置,根據(jù)位置確定存儲,根據(jù)存儲確定路由,進(jìn)而簡化了空間信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膹?fù)雜路由。
　　 3.建立了一種基于SPDE和MAMI的GeoIP(Geographic In

10、ternet Protocol)架構(gòu)模型——空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理模型SDND(Spatial Data Network DealingModel)。在SPDE和MAMI的基礎(chǔ)上,借鑒TCP/IP協(xié)議,提出了包含高速寬帶鏈路層、GeoIP面片路由層、UDT可靠面片傳輸層以及面向G/S模式的信息表達(dá)應(yīng)用層的GeoIP空間數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)處理架構(gòu)模型。在該模型上采用數(shù)據(jù)分散、信息匯聚、服務(wù)聚合的方法DDICSA(Data Decentralizati